Thema: Wasser, Elektrolyte und Thermoregulation

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1 Institut für Sportwissenschaft Sommersemester 2005 Fitness Schwerpunkt Seminarleiter: PD Dr. T. Stemper/ Dr. P. Wastl Referenten: Stefan Glaus, Benedict Viktor Thema: Wasser, Elektrolyte und Thermoregulation Wasserhaushalt: Wasser ist Hauptbestandteil des menschl. Organismus Der Wassergehalt eines Menschen beträgt, je nach Alter und Körperzusammensetzung zw % des jeweiligen Körpergewichtes Fast die Hälfte des gesamten Wasserbestandes befindet sich in der Muskulatur Weitere wasserreiche Organe und Gewebe sind das Gehirn, die Leber und die Haut (Tabelle 1. Mittlerer Wassergehalt verschiedener Organe und Gewebe)

2 Man unterscheidet zwei Bereiche des Wasservorkommens im menschl. Körper: 1. 2/3 Intrazelluläre Flüssigkeit Innerhalb der Körperzellen (Muskelzellen) 2. 1/3 Extrazelluläre Flüssigkeit Außerhalb der Körperzellen, hierzu zählen die: Intravasale Flüssigkeit = 5% des Körpergewichtes In Blutgefäßen zirkulierende Flüssigkeitsvolumen Interstitielle Flüssigkeit = 15% Körpergewichtes Umspült das Zellgewebe (Nervenwasser) Die Verteilung des Wassers im Organismus wird durch osmotische Kräfte gesteuert ( wird bestimmt insbesondere durch Glukose, Proteinen und Elektrolyten speziell Natrium) Lebenswichtige Aufgaben des Wassers für den menschl. Organismus sind unter anderem: Lösungs- und Transportmittel von Nährstoffen und Sauerstoff Medium und Transportmittel von Blut- und Abwehrkörper Dient der Temperaturregulierung: Wasserverdunstung Abführung von Wärme nach außen (Schweißsekretion) Ist von Bedeutung für den Elektrolytehaushalt, da der Organismus die ihm zugeführten Mineralsalze (Natrium, Chlorid, Kalium) nur verwerten kann, wenn ausreichend Wasser eingenommen wird. Umgekehrt kann der Körper, dass Wasser nur binden, wenn genügend Mineralien vorhanden sind. Wasserhaushalt und Elektrolytehaushalt sind somit eng miteinander verbunden

3 Flüssigkeitsbilanz: Der Wasserbedarf eines Menschen ergibt sich als Summe der für die Wärmeregulation und die Ausscheidung von Stoffwechselprodukten* und Salzen erforderlichen Wassermengen *(Hervorzuheben ist, dass mit den Verdauungssekreten täglich mehrere Liter Wasser in den Magen- Darm- Trakt abgesondert werden, die dann im unteren Dünn- und Dickdarm wieder resorbiert, sprich in die Blutflüssigkeit aufgenommen werden) Abb.2 Nach P. Konopka. Sporternährung, Aufl.7,1996

4 Flüssigkeits- und Elektrolyteverlust bei körperl. Belastung: Durch die Zunahme von körperlicher Belastung steigt die Flüssigkeitsabgabe in Form von: wärmeregulierenden Schweißverlusten Verdampfung über die Lunge (gesteigerte Atmung) Der Flüssigkeitsverlust ist Abhängig von der Dauer und Intensität der Belastung und den klimatische Bedingungen. Je besser der Körper trainiert ist, desto mehr Schweiß wird gebildet (Wasserverlust bei Untrainierten ca. 0,8 l pro Std./ bei Trainierten ca. 2-3 l pro Std.) Trainierte = geringere Reaktion bei Wasserverluste als Untrainierte (Blutgefäße sind besser gefüllt, können dadurch mehr Wärme abstrahlen) Parallel zum Flüssigkeitsverlust sinkt jedoch die Leistungsfähigkeit Flüssigkeitsverlust muss ausgeglichen werden Folgen von Flüssigkeitsverlust beim Sport: Gefahr von Blutverdickung (Volumenverminderung) mit verschlechtertem Nährstoff- und Sauertofftransport zu den Zellen Beeinträchtigung des Abtransportes von Stoffwechselendprodukten z.b. Milchsäure Die Muskulatur übersäuert Überwärmung, Hitzestau bis hin zum Kollaps (Hyperthermie) Beeinträchtigung der Nierenfunktion

5 Flüssigkeitsverlust (in % zum Körpergewicht 1% Auswirkungen auf den Organismus Einschränkung der aeroben Ausdauerfähigkeit 2% Erzeugung eines Durstgefühles 4% Verminderung der Kraftleistung 6% Über 6% 10% und mehr Starkes Durstgefühl, Schwäche, Reizbarkeit und Erschöpfung Zusätzliche Symptome: Übelkeit, psychische Störungen, mangelhafte motorische Koordination Überschreitung der Lebensbedrohlichen Grenze Tabelle 1. Daten aus P. Konopka: Sporternährung, 7Aufl., 1996 Elektrolyteverlust durch Schweißabgabe Durch die wärmeregulierende Schweißabgabe verliert der Körper nie reines Wasser, sondern gleichzeitig die darin enthaltenden gelösten Mineralien (Elektrolyte) Hierzu zählen Natrium (Na), Chlorid (CL), Kalium (K), Magnesium (Mg) und Calcium (Ca) Aufgaben der Elektrolyte Natrium (Na) Ist entscheidend beteiligt an der Auslösung der Nervenimpulse, der Muskelkontraktion sowie der Flüssigkeitsverteilung im Körper (Wasserhaushalt der Zellen)

6 Chlorid Dient der Regulierung des Flüssigkeitshaushaltes und der (Cl) Bildung der Magensäure (erforderlich für Verdauungsprozesse Kalium Dient ebenfalls der Regulierung des Flüssigkeitshaushaltes, (K) als auch der Nervenleitung und Muskelkontraktion (Transport der Glukose in die Muskelzellen, Glykogenspeicherung) Magnesium Notwendig für den Energiestoffwechsel und Muskelkon- (Mg) traktion Calcium Ist an vielen Funktionen der Nervenleitung und (Ca) Muskelkontraktion beteiligt Die Elektrolyte sind somit zusammengefasst an der Regulation des Flüssigkeitshaushaltes, dem Ablauf der Muskelfunktion, an Verdauungsprozessen und Nervenleitung beteiligt. Mangelerscheinungen lösen Störungen in den unterschiedlichen Bereichen aus, so beispielsweise eine erhörte Krampfbereitschaft in der beteiligten Muskulatur Die Konzentration von Magnesium und Kalium sind im Schweiß höher als im Blutplasma, so dass bei starkem Schweißverlusten auch diese Substanzen in höherem Maße verloren gehen. Wichtig ist somit die Vorbeugung eines Flüssigkeitsverlustes Elektrolyteverlustes

7 Flüssigkeitsersatz Zur Minimierung des Flüssigkeitsverlustes vor allem bei Ausdauerbelastungen unterscheidet man drei Techniken: 1. Rehydrierung (Flüssigkeitsersatz) 2. Hyperhydrierung (Überwässerung) 3. Hautbefeuchtung Rehydrierung: - Ist die Wirkungsvollste der drei Verfahren. - Um effektiv zu sein, muss gewährleistet werden, dass das Wasser auch aus dem Magen-Darm-Kanal in die Blutzirkulation aufgenommen wird und damit zur Konstanterhaltung des Blutvolumens bzw. der Schweißproduktion unter Ausdauerbelastungen zur Verfügung steht. Hyperhydratation (Superhydratation): - Mit diesem Verfahren wird eine bewusst herbeigeführte Überwässerung durch Flüssigkeitsaufnahme über das normale Trinkbedürfnis hinaus verstanden. - Es soll sicher gestellt werden, dass der Körper bei Belastungen in hohen Temperaturen ausreichend Wasser zur Verfügung hat. - Diese kann der Entwicklung einer Dehydratation vorbeugen und die Ausdauerbelastung länger konservieren. - Kann signifikant die Wärmebelastung des H-K-Systems und den Anstieg der Körpertemperatur reduzieren. - Ist vor Ausdauerbelastungen bei hohen Temperaturen zu empfehlen.

8 Hautbefeuchtung: - Die Hautbefeuchtung bzw. kühlung durch Wasser, das mit einem Schwamm oder Guss über den Kopf und Oberkörper aufgebracht wird, mindert die Schweißbildung. - Hierdurch wird die Bildung eines Flüssigkeitsdefizits verzögert. Flüssigkeitsersatz Sportgetränke Man differenziert zwischen: Isotonischen Gehalt an gelösten Teilchen entspricht dem des Blutes/ Fruchtsaftschorlen im Verhältnis 1:3, 1:4 hypotonen geringerer Teilchengehalt als das Blut/ liefern weniger Natrium und Zucker, bzw. gar kein Zucker (Kräuter- und Früchtetees, Süßmolke, alkoholf. Bier) und hypertonen Getränken hoher Gehalt an Zucker, verstärken dass Durstgefühl und liefern nur wenig Nährstoffe (Cola, Energiedrinks, Limonade, unverdünnte Fruchtsäfte) nur nach dem Sport und in Maßen ratsam Für eine schnelle Rehydratation haben sich besonders Glukose- Elektrolyt- Lösungen bewährt (isotonische Getränke), da diese rasch vom Magen an den Dünndarm abgegeben werden und von dort schneller ins Blut gelangen

9 Entscheidend ist ebenfalls ein ausreichender Gehalt an Natrium (40-80 mg) sowie an Kohlenhydraten (Glukose, Saccharose oder Maltodextrin) - Kohlenhydraten zur Energielieferung und Beschleunigung der Wasseraufnahme im Darm - Natrium ersetzt die Salzverluste im Schweiß und fördert die Wasserund Glukoseresorption im Dünndarm Ungeeignet sind Getränke mit Süßstoff versetzt, da sie keine Energie liefern (nur bei Fettabbautraining Kohlensäurehaltige Getränke können zu einem Völlegefühl führen Dickflüssige Getränke verzögern die Entleerung des Magens, der so zusätzlich belastet wird. Keine schnelle Absorbtion möglich

10 Fazit: Je isotonischer ein Getränk, desto rascher gelangt die Flüssigkeit über den Magen- Darm- Trakt ins Blut (= verbrauchte Energiereserven werden schneller wieder aufgefüllt) Je zuckerhaltiger ein Getränk, desto langsamer resorbiert der Magen- Darm- Trakt die Flüssigkeit (tiefere Darmabschnitte) Unterschiedliche Temperaturen und Belastungen stellen unterschiedliche Ansprüche an Sportgetränke (siehe Tabelle) Belastung Verlust durch Schweiß Ausgleich durch Getränk Training bis zu 1 Std. Das verloren gegangene Wasser muss wieder aufgefüllt werden. Elektrolyte und Kohlenhydrate fördern zwar eine schnelle Aufnahme, sind aber nicht notwendig. Außer Milch und Alkohol ist jedes Getränk geeignet. Optimaler Flüssigkeitsausgleich durch: Mineralwasser, Früchte- Kräuter-tees und Apfelschorle Training zwischen 1 und 3 Std. Training über drei Stunden Neben einem Flüssigkeitsausgleich erfordert es eine Zufuhr von Energie durch Kohlenhydrate. Elektrolytenachschub ist noch nicht erforderlich Neben Wasser verliert der Körper vor allem Natrium, Magnesium, Kalium und Kalzium über den Schweiß. Der Verlust muss ausgeglichen werden um das Risiko der Kohlenhydratverarmung und der Wasservergiftung vorzubeugen Getränk sollte pro 100 ml eine Zusammensetzung von: Wasser, Kohlenhydrate 5-8g, Natrium: 20-40mg haben Zusammensetzung von Getränk pro 100ml: Wasser, Kohlenhydrate 5-8g, Natrium mg, Kalium 12-22,5 mg, Magnesium 1-10mg, Kalzium 4,5-22,5mg Tabelle 2. Aus Fit for Fun.

11 Trotz unterschiedlichem Belastungsspektren in den verschiedenen Disziplinen (es gibt kein Getränk, dass für jede Situation ideal ist), gibt es ein paar allgemein gültige Anforderungen an Sportgetränke: 1. Natriumgehalt mind. 400mg/l, optimal mg/l 2. Kohlenhydratgehalt von 40 bis 60g/l 3. Eine Mischung aus verschiedenen kurzkettigen Kohlenhydraten wie Haushaltszucker, Traubenzucker (Glukose) und Fruchtzucker (Fructose) fi Ergänzen sich gut und stehen schnell zur Verfügung 4. Geschmack und Verträglichkeit müssen optimal sein, um eine möglichst hohe Trinkakzeptanz zu erreichen 5. Konzentration von Inhaltsstoffen (Osmolalität) darf nicht zu hoch sein fi führt zu Bauchkrämpfen, Durchfall und Leistungsminderung Beisp.Fruchtsäfte unverdünnt, Coca- Cola 6. Getränk sollte so basisch wie möglich sein (ph- Wert nicht unter 4) Wärmeregulation Die Körpertemperatur liegt allgemein bei etwa 37 C (norm. Schwankungsbereich liegt zw. 36,1-37,2 C) Die Temperatur einzelner Körperteile kann dabei unterschiedlich sein Der Mensch ist ein Warmblütler, er ist in der Lage unter verschiedener Umgebungsbedingungen seine Körpertemperatur durch Wärmezufuhr- bzw. verlust konstant aufrecht zu halten Verantwortlich für die Temperaturregulierung ist der Hypothalamus besitzt die Funktion eines Termostats

12 Faktoren die die Körpertemperatur beeinflussen sind: Verstärkte Stoffwechselgeschwindigkeit,Infektionskrankheiten, Kältezittern, körperliche Aktivität Extreme Folgeerscheinungen Hypothermie: Unterkühlung des Körpers (Symptome: Koordinationsstörungen, Verwirrtheitszustände) Wärmeabgabe > Wärmebildung Hyperthermie: Überwärmung des Körpers Einfluss von körperlicher Aktivität auf die Körpertemperatur Durch körperliche Belastung kommt es zu einer Beschleunigung des Stoffwechsels und zur Steigerung der Energieproduktion 75-80% der bei Belastung umgesetzten Energie werden direkt in Form von Wärme frei Größe der Wärmemenge Dauer der Belastung Intensität der Belastung (Je intensiver und anhaltender die Belastung, desto gr.ist die gesamte umgesetzte Wärmemenge)

13 Faktoren der Wärmegewinnung (unter Berücksichtigung von körperlicher Belastung) Lufttemperatur: Vorsicht ist generell angezeigt bei Temperaturen über 25 C (besonders bei hoher Luftfeuchtigkeit in Verbindung mit starker Sonneneinstrahlung) Luftfeuchtigkeit: Behindert die Schweißbildung und die Wärmeabgabe (Luftfeuchtigkeit von % = Wärmeabgabe durch Wasserverdunstung sinkt auf 0, kritische Schwelle bei einer Luftfeuchtigkeit von 50-60% und mehr) Luftbewegung: Trägt zur Kühlung bei, indem er die direkt über der Haut liegenden, erwärmten Luftschichten abtransportiert Strahlung: Direkte Sonneneinstrahlung läßt die Körpertemperatur zusätzlich ansteigen Möglichkeiten der Wärmeabgabe Wärmeleitung: Abgabe von Wärme durch den Kontakt der Haut mit der Umgebung, wenn diese eine niedrigere Konvektion: Strahlung: Verdunstung: Temperatur aufweist Wärmeabgabe durch aktiven Transport, z.b durch eine bewegte Umgebung, z.b. Luft oder Wasser. Wärmeabgabe durch Strahlung, die der Körper an die Umgebung abgibt. Wärmeabgabe durch die Umwandlung von Flüssigkeiten in Dampf, bei der Verdunstkälte entsteht: - passiv über die Haut (Perspiratio insensibilis) - aktiv über Schweißbildung (Perspiratio sensibilis) - Verdunstung über die Atmung

14 Wärmeabgabe bei unterschiedlicher Belastung körperl. Aktivität bei relativ niederiger Außentemperatur bei höherer Außentemperatur Abgabe der Ballastwärme vor allem durch Strahlung und Konvektion. Im gewissen Grad auch durch Verdunstung durch Schweiß und Atemluft. Je höher die Temperatur ansteigt umso größer ist die Bedeutung der Schweißverdunstung als wichtigster Mechanismus der Temperaturkontrolle Je nach individueller Schweißbildung/ individuelle Streubreite werden bis zu 30 ml pro Minute =1,8 l pro Stunde abgegeben Literaturliste: Hamm, M. (1990): Fitness- Ernährung (S ; 91) Konopka, P.(1988): Sporternährung (S ) Williams, M.H. (1997): Ernährung, Fitness und Sport (S ) Schek, Alexandra: Gut in Form- Ernährungstipps für sportliche Aktive (S. 4-5) Zapf, Jürgen (2003): Essen& Trinken am Wettkampftag In: Sports Care -Zeitschrift für den informierten Sportler, Nr. 1

15 Ihr dürft jetzt klatschen!!!! The end